量子數的類型介紹
主量子數
描述電子在原子核外運動狀態的4個量子數之一，習慣用符號n表示。它的取值是正整數，n=1，2，3，……主量子數是決定軌道（或電子）能量的主要量子數。對同一元素，軌道能量隨著n的增大而增加。在周期表中有些元素會發生軌道能量“倒置”現象。例如，在20號Ca元素處，K（19號）的E3d>E4s，不符合n越大軌道能越高的規律。而Sc（21號）的E3d<E4s。其他如4d/5s，5d/6s，……等也有類似情況。在同一原子內，主量子數相同的軌道，電子出現幾率最大的空間范圍幾乎是相同的，因此把主量子數相同的軌道劃為一個電子層，并分別用電子層符號K、L、M、N、O、P對應于n=1，2，3，4，5，6等。n越大，表示電子離核的平均距離也越大。每個電子層所能容納的電子數可按2n2計算。軌道能雖有局部倒置現象，但用n+0.7l（l為角量子數）的值作為填充電子次序的規則卻是十分方便和基本正確的。此外，根據n的大小可以預測軌道的徑向分布情況：即當n、l確定后，軌道應有（n-l）個徑向極值和（n-l-1）個徑向節面（節面上電子云密度為O）。對于相同l的軌道來說，n越大，徑向分布曲線的最高峰離核越遠，但它的次級峰恰可能出現在離核較近處。這就是軌道的“鉆穿”，并產生各軌道間相互滲透的現象。
電子能層為第1(K)、第2(L)、第3(M)、第4(N)、……。氫原子內電子在各能層的能量為：
En=-13.6/n2(eV)
n=1，氫原子內電子在第一能層的能量為－13.6電子伏；n=2，氫原子內電子在第二能層的能量為－3.4電子伏；……；n愈大，能量愈高。
角量子數
角量子數l決定電子空間運動的角動量，以及原子軌道或電子云的形狀，在多電子原子中與主量子數n共同決定電子能量高低。對于一定的n值，l可取0，1，2，3，4…n-1等共n個值，用光譜學上的符號相應表示為s，p，d，f，g等。角量子數l表示電子的亞層或能級。一個n值可以有多個l值，如n=3表示第三電子層，l值可有0，1，2，分別表示3s，3p，3d亞層，相應的電子分別稱為3s，3p，3d電子。它們的原子軌道和電子云的形狀分別為球形對稱，啞鈴形和四瓣梅花形，對于多電子原子來說，這三個亞層能量為e3d>e3p>e3s，即n值一定時，l值越大，亞層能級越高。在描述多電子原子系統的能量狀態時，需要用n和l兩個量子數。
表示軌道角動量的量子數。角動量用Μl表示：角量子數用l表示,取值為0，1，…，n-1，h為普朗克常數。l值表示原子軌道或電子云的形狀。l=0,原子軌道或電子云是球形對稱的；n=2,l=1,電子云是無把啞鈴形;n=3,l=2,電子云為花瓣形;l=3的電子云形狀更為復雜。光譜學上以 s、p、d、f、…分別表示l=0,1，2，3，…,如n=4，l=0、1、2、3,分別以4s、4p、4d、4f表示。或者說,l表示同一電子能量中的分層。各分層能量高低的關系如下:l值相同而n值不同,則E1S<E2S<E3S；即亞層相同時，n值越大能量越高，也就是說電子層距離原子核越遠能量越高，n值相同而l值不同，則E4S<E4P<E4d<E4f，即同處一個電子層中，l值越大能量越大。從能量角度看，一個分層代表一個能級。
磁量子數
磁量子數m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向。當l給定時，m的取值為從-l到+l之間的一切整數（包括0 在內），即0，±1，±2，±3，...±l，共有2l+1個取值。即原子軌道（或電子云）在空間有2l+1個伸展方向。原子軌道（或電子云）在空間的每一個伸展方向稱做一個軌道。例如，l=0時，s電子云呈球形對稱分布，沒有方向性。m只能有一個值，即m=0，說明s亞層只有一個軌道為s軌道。當l=1時，m可有-1，0，+1三個取值，說明p電子云在空間有三種取向，即p亞層中有三個以x,y,z軸為對稱軸的px，py，pz軌道。當l=2時，m可有五個取值，即d電子云在空間有五種取向，d亞層中有五個不同伸展方向的d軌道
表示軌道角動量方向量子數沿磁場的分量：
Μz=mh/2π
m為磁量子數，取值為0,±1，±2,…,±l，共有2l+1個取值。n=2,l=0,m=0，表明只有一個軌，即2s；n=2，l=1,m=0,±1,表示有三個空間取向不同的軌道，即2px、2py、2pz。無外加磁場時，三個軌道的能量相同；有外加磁場時，因三個軌道在磁場中的取向不同，表現出較小的能量差別，所以某些線狀光譜分裂成幾條。
自旋量子數
自旋量子數用ms表示。除了量子力學直接給出的描寫原子軌道特征的三個量子數n、l和m之外，還有一個描述軌道電子特征的量子數，叫做電子的自旋量子數ms。原子中電子除了以極高速度在核外空間運動之外，也還有自旋運動。電子有兩種不同方向的自旋，即順時針方向和逆時針方向的自旋。
通常用向上和向下的箭頭來代表，即↑代表正方向自旋電子，↓代表逆方向自旋電子。
決定電子自旋運動的角動量沿著磁場的分量：
Μs=msh/2π
ms為自旋量子數，取值為±1/2，表明一個軌道上最多只能容納自旋反向的兩個電子。
